化工创业大赛主要设备设计计算说明书年产1000吨对苯二甲酸二辛酯项目主要设备设计计算说明书.doc

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1、“龙沙杯”华南地区第三届大学生化工设计创业大赛“龙沙杯”华南地区第三届大学生化工设计创业大赛年产1000吨对苯二甲酸二辛酯项目主要设备设计计算说明书茂名学院DOTP项目设计策划团队指导老师：杨鑫莉 汤一文二九年八月1000吨/年 DOTP生产项目 主要设备设计计算说明书 第36页 一 搅拌反应釜31 搅拌反应釜尺寸设计31.1 反应釜体积31.2 反应釜直径和高度31.3 壁厚41.4 夹套42 搅拌器设计选型52.1 叶轮尺寸确定52.2 挡板52.3 搅拌器的转速62.4 搅拌器功率63 搅拌轴设计73.1 轴强度计算73.2 轴刚度计算84 传动装置94.1 电机94.2 减速器95 反

2、应釜传热计算105.1 夹套内壁对釜液的传热系数105.2 釜壁及垢层传热系数105.3 夹套内联苯对釜壁给热系数115.4 夹套总传热系数126 夹套传热面积126.1 所需夹套传热面积126.2 夹套实际传热面积127 附件及开孔设计137.1 开孔及补强137.2 轴封137.3 底座147.4 支座15二 水洗釜161 水洗釜尺寸设计161.1 水洗釜体积161.2 水洗釜直径和高度171.3 壁厚172 搅拌器设计172.1 液层高度172.2 叶轮182.3 搅拌器的转速182.4 搅拌功率183 搅拌轴设计193.1 轴强度计算203.2 轴刚度计算204 传动装置214.1 电

3、机214.2 减速器215 附件及开孔设计225.1 开孔225.2 轴封225.3 支座23三 乙二醇蒸发器241 主要参数242 蒸发器选型243 蒸发量、加热蒸汽消耗量及传热面积的计算243.1 蒸发量253.2 加热蒸汽消耗量253.3 蒸发器的传热面积264 蒸发器主要结构尺寸的计算264.1 加热管的选择和管数的初步估计264.2 循环管的选择264.3 加热室直径及加热管数目的确定274.4 分离室直径与高度的确定275 蒸发装置的辅助设备及开孔设计285.1 接管尺寸的确定285.2 气液分离器285.3 蒸汽冷凝器295.4 淋水板的设计295.5 封头的选择315.6 底座

4、的选择315.7 法兰的选择326 计算结果汇总32四 过滤器33五 其它设备331 容器储罐类331.1 异辛醇原料储罐331.2 异辛醇计量罐331.3 搅拌配料罐341.4 分液罐342 换热类342.1 混合气体（乙二醇、异辛醇）冷凝器342.2 DOTP产品冷凝器352.3 乙二醇产品冷凝器353 机泵类353.1 异辛醇进料泵353.2 联苯输送泵363.3 料液输送泵36一 搅拌反应釜1 搅拌反应釜尺寸设计1.1 反应釜体积由物料衡算结果可知：生产每釜成品需要废涤纶的质量为：584.53 kg；废涤纶密度，需要异辛醇的质量为：1187.32 kg；异辛醇密度则废涤纶所占体积： 0

5、.424 m3，异辛醇所占体积： 1.427 m3 所以物料总体积为： 0.424 + 1.427 = 1.851 m3由于还有催化剂的加入，故取 V = 1.860 m3考虑到废涤纶较松散且呈沸腾状态及釜内安装的附件，参照化工设备设计基础，根据标准投料系数范围，取反应釜投料系数为0.7，则所需反应釜体积为： m31.2 反应釜直径和高度参照化工设备设计基础，取反应釜的长径比H/Di1.2，反应釜的内径Di 由下式估算：由1.1的所得数据及长径比，代入以上公式可求得内径为：1.353 m，取圆整值1400mm。选取标准反应釜，具体参数如下：釜体容积 2.689 m3，封头容积 = 0.421

6、m3，选取釜体壁厚s = 10 mm，封头直边高度40 mm，曲边高度350 mm，内表面积F=2.306 m2 。则筒体高度为：m，取圆整值1.5 m。所以釜的总高度： m1.3 壁厚根据设计任务，反应釜工作时压力为0.3 MPa，内径1400 mm，取设计压力p为0.33 MPa。原材料腐蚀不强，从经济方面考虑，反应釜采用通用材料0Cr18Ni9，查化工设备机械基础附表得知0Cr18Ni9材料在205、H/=1.2时，圆筒的壁厚选用10 mm，其许用压力为0.38MPa；椭圆封头厚度同釜壁，选用10 mm，许用压力为0.49MPa，大于设计压力0.33MPa，均符合设计要求。1.4 夹套选

7、用常用的不可拆式连接结构，夹套与内筒之间采用焊接，加工简单，密封可靠。考虑加热介质性质，选取夹套材料与釜体一致，材料型号为0Cr18Ni9。夹套所需壁厚由下式计算：夹套内压为0.15MPa，计算压力=0.151.1=0.165MPa，查得在设计温度下许用压力为122MPa，焊接系数取0.9，腐蚀裕量C取2 mm，故=3.05 mm 考虑容器在制造、运输及安装过程中的刚度强度要求，参照化工设备机械基础，选取夹套壁厚为8 mm。夹套内径按釜尺寸系列选取，以利于按标准选择夹套封头，夹套的内径取1400+1001500 mm，符合压力容器的公称直径。夹套筒体高度由下式估算：0.950 m 反应釜筒体与

8、上封头采用法兰连接，考虑物料的反应情况，选取夹套筒体高度1.2 m，夹套顶边距离法兰的高度H01.5-1.20.3 m，符合釜体法兰螺栓的装拆距离。2 搅拌器设计选型反应釜内为液固非均相反应，考虑到加入的物料及物料粘度，选用斜桨式搅拌器。2.1 叶轮尺寸确定依据化工设备设计基础：取0.5，即叶轮直径d14000.5700 mm取6，即叶片宽度B=d/6700/6116.7 mm，取120 mm。取0.25，即叶轮的安装高度C0.251400=350 mm取Z2，即叶片数为2。2.2 挡板为了消除“圆柱状回转区”和“打漩”，以及为了避免固体堆积或液体粘附，在反应釜采用离壁安装的竖挡板，挡板数为4

9、，板宽为釜体内径的1/10，即B = 140 mm。 挡板与釜壁的缝隙为板宽的1/6，即1401/623.33，取25 mm。2.3 搅拌器的转速搅拌器的转速n、直径d与叶端切线速度u之间有如下关系式：叶端切线速度反映了搅拌作用的剧烈程度，根据搅拌目的、物料性质等来确定，桨式搅拌器的切线速度范围：1.05.0 m/s，取u3 m/s ，则转速： r/min2.4 搅拌器功率依据化工厂设计之搅拌器设计，斜式搅拌器消耗的功率按罗顿、顾斯许和爱弗兰脱等导出的一般关联式计算：功率函数，以及系数、（与搅拌器的几何尺寸有关）及雷诺数的值按下列公式计算： 代入各数值，得：其中料液混合黏度=3.3661.10

10、610-33.723 10-3 kg/(m.s)。由值查桨式搅拌器功率函数图（关联图），得0.53。将以上数值代入总公式，得：所以搅拌器功率的消耗为： kW考虑温度计套管等附件后搅拌功率消耗，则：1.22.71.23.24 kW3 搅拌轴设计根据轴的各方面要求较高的特点，选用经过调质处理的45#钢作为轴的材料，其许用扭转应力为： =3040 MPa。3.1 轴强度计算轴的扭转强度条件是：式中：轴横截面上的最大剪应力，MPa；轴所传递的扭距，；轴的抗扭截面系数，；降低后的材料的许用应力，MPa。45钢取30 MPa 40MPa。而 对于实心轴 ，3.24 kW，取=30 MPa，则 40.01

11、mm3.2 轴刚度计算为了防止搅拌轴产生过大的扭转变形，从而在运转中引起振动，影响正常工作，应把轴的扭转变形限制在一个允许的范围内，即规定一个设计的扭转刚度条件。工程上以单位长度的扭转角不得超过许用扭转角作为扭转的刚度条件，即式中：轴扭转变形的扭转角，/m；G搅拌轴材料的剪切弹性模数，MPa，对于碳钢及合金钢为8.1104MPa；轴截面的极惯性矩，mm4，对于实心轴；许用扭转角，/m。对于一般传动搅拌轴，0.51.0 /m，取0.5 /m，由上述可得实心轴直径：48.31 mm搅拌轴的直径应同时满足强度和刚度两个条件，取两者较大值，即取d48.31 mm，考虑到轴上键或孔对轴横截面的局部削弱，

12、以及介质对搅拌轴的腐蚀，将搅拌轴直径增大并圆整，以便与其他零件相配合，取60 mm。4 传动装置4.1 电机要确定搅拌器马达所需要的实际功率，除了考虑搅拌液体时克服流体摩擦阻力所消耗的功率之外，还要考虑搅拌器空运转时克服机械摩擦阻力所需的功率。因此马达运转时的实际功率是两者之和。一般中小型搅拌器为1.5 kW，则马达运转时实际功率3.24+1.54.74 kW。一般情况启动功率可达运转功率的1.5倍，4.741.57.11 kW，所以实际选用7 kW的马达。选用1500 r/min的Y系列三相异步电动机，安装形式为V1(直立)型，型号为Y 200 M-4，参数如下：电动机的选型及相关的参数项目

13、数值及说明 电动机类型Y系列三相异步电动机标定型号Y 200 M-4功率/kW7频率/Hz50电压/V380功率/kW7 转速/r/min1450标准编号GB 755-874.2 减速器电动机与减速机配套使用。减速机下设置一机座，安装在反应釜的封头上。考虑到传动装置与轴封装置安装时要求保持一定的同心度以及装卸检修的方便，常在封头上焊一底座。整个传动装置连同机座及轴封装置都一起安装在底座上。根据设计需要，选用立式摆线针齿行星减速机，型号为：BLD 7.5-4-17；参数如下：项目数值及说明减速机类型摆线针齿行星减速机标定符号BLD 7.5-4-17 公称出轴转速 r/min85公称减速比17减速

14、器的选型及相关参数5 反应釜传热计算5.1 夹套内壁对釜液的传热系数按Chilton Drew 和 Jekens在夹套搅拌器公式：相关参数计算如下：（其中：=0.75 kcal/kg.；=0.0812 kcal/m.h.；=3.53910-4 kg.s/m2液体在主体温度下粘度，器壁温度t 200 时，3.47 ；液体在器壁温度下粘度，器壁温度210 时，3.0 。）故内壁总传热系数：357.75 kcal/m.h.5.2 釜壁及垢层传热系数取垢层厚度为0.3 mm，查得：1.8 kcal/m.h. 碳素钢厚度： mm，查得：38.0 kcal/m.h.5.3 夹套内联苯对釜壁给热系数给热系数

15、可由lehrer公式计算：相关数据：夹套内定性温度取为 tw = 210，查得：0.094 kcal/m.h.；=0.58 kcal/m.h.；=904 kg/m3；=1.368 kcal/m.h；材料热膨胀系数=；常数 m/h2； 联苯质量流量W：W0.3136001116 kg/h；联苯接管内径，=25 mm；夹套总高度：1.6 m相关参数计算： m =2516.21 m/h5.42 m/h1352.33 m/h则79267.14287.51 kcal/m2.h.5.4 夹套总传热系数149.18 kcal/m2.h.6 夹套传热面积6.1 所需夹套传热面积釜内流体升温和维持平衡综合为 1

16、75 kcal/h故所需夹套传热面积为：5.29 m26.2 夹套实际传热面积夹套面积高度为1.6 m，下封头高度为0.39 m，则：3.141.4（1.4-0.39）4.44 m2下封头表面积： m2故夹套实际面积为：4.440+2.306 6.746 m2由于 A，所以不需要加盘管。7 附件及开孔设计7.1 开孔及补强7.1.1 开孔开孔及管口表符号用途/名称公称尺寸/mm接管规格/mm接管外伸长度/mm标准号法兰形式连接面形式a人孔4004026150HG20594 WNSOb测温孔50573.5120HG20595WNRFc备用口50573.5120HG20595WNRFd进料口808

17、94120HG20595WNRFe备用口50573.5120HG20595WNRFs1,2视镜口80l1,2蒸汽进出口50573.5120HG20595WNRFl3冷凝水出口50573.5120HG20595WNRFn出料口80894120HG20595WNRFWN带颈平焊法兰；SO带颈平焊法兰；RF密封面形式。7.1.2 补强依据化工设备设计基础，当设计压力小于或等于2.5 MPa和接管公称外径小于或等于89 mm时，壳体开孔可不另行补强。所以，各开孔只有人孔需要补强。采用补强圈补强，补强圈与器壁采用搭接结构，材料与器壁相同。为了焊接方便，把补强圈放在外面，单面补强，依据设计条件以及GB15

18、0规定，选用补强圈厚度为1.5，即1.54.566.84mm，取8mm。其中：mm7.2 轴封由于反应是加压的，故在轴与上封头之间应有轴密封。轴封有机械密封和填料密封。机械密封多用在要求较高的场合，其泄漏量小，寿命长，摩擦损耗功率小等优点，但装拆困难，特别是安装技术要求高，成本高，不适用于小生产场合。填料密封有结构简单，装拆方便，造价低廉，摩擦损耗功率大，有一定泄漏等特点。本设计反应釜压力不高，电机功率选得较大，因此比经济方面考虑，采用填料密封：石墨石棉填圈。并选用配套的JXLD型机座，相关参数如下(mm)：JXLD型型机型轴径dHH3重量kgJXLD665660156130外型及联接尺寸H1

19、H2H4D1D2D3D4D5D6n1-M1f2b2n2400205504003603165304804108-M128221218各尺寸符号示意图：JXLD型机座示意图7.3 底座底座焊接在釜体的上封头上。减速机的机座和轴封装置的定位安装面均在底座上，这样可使两者在安装时有一定的同心度，保证搅拌轴既可与减速机顺利连接，又可使使搅拌轴穿过轴封装置，进而能够良好运转。选用底座材料为Q235-A。安装时，先将搅拌轴、减速机及机座与轴封装置同底座装配好，放在上封头上，位置找准试运转顺利后才将底座点焊定位于封头上然后卸去整个传动装置和轴封装置，再将底座与封头焊牢。7.4 支座选用耳式支座（简称耳座），由

20、筋板和支脚板组成，优点是简单、轻便，为了减少对器壁产生的局部应力，在支座与器壁间加一垫板。如下图所示：耳式支座示意图1-垫板；2-筋板；3-支脚板形式、结构、规格尺寸、材料及安装要求按JB/T 4725-92耳式支座作标准，采用A型耳式支座（有较宽的安装尺寸，又称长臂支座），标准耳式支座材料选用Q235-AF。设备总重量估算：每釜投料量：由物料衡算可知投料量为：1788.05 kg反应釜质量：筒体、封头、夹套均为碳素钢，其密度为：筒体质量： kg上、下封头的质量：由化工设备机械基础可查得，公称直径为1400 mm 的标准椭圆型封头的质量为：183 kg，所以上、下封头的质量为： kg夹套的质量

21、： kg则反应釜的总质量为：923 kg联苯质量： kg传动装置质量：考虑电动机、减速器、搅拌机及机座等附属构件，约310 kg故设备总质量为：1788.05 + 923 + 275 +310= 3296.05 kg即设备总重量为：G3296.059.8132334 N依据釜径及支座系列标准，选用允许载荷为60 kN的A型支座，各参数尺寸见下表：表五 A型支座系列参数尺寸（mm）支座号支座本体允许载荷 (kN)适用容器公称直径DN高度H地脚螺栓支座质量（kG）d规格A型4601000200025030M2411.1底板筋板垫板l1b11s1l2b22l1b11e2001401470160160

22、8315250840标记为：JB/T 4725-92，耳座A4，材料为Q235-AF。二 水洗釜1 水洗釜尺寸设计1.1 水洗釜体积进料温度为170，该温度下异辛醇密度，乙二醇密度。物料所占体积：冷却水所占：取投料系数为0.8,则水洗釜体积：1.2 水洗釜直径和高度选取釜内径，筒体高度=1400 ，由内径选取壁厚的标准椭圆封头：曲边高度，直边高度，内表面积，内容积，则该釜全容积：与所需体积相当，故所选合适。釜的总高度：1.3 壁厚水洗釜在常压下操作，设计压力为一个大气压，操作温度为60，选用0Cr18Ni9作为釜材料，在60许用应力为130 MPa。采用双面焊，局部无损探伤，取焊缝系数0.9；

23、一般钢板负偏差：；单面腐蚀：，故考虑容器在制造、运输及安装过程中的刚度强度要求，取标准壁厚8mm。封头厚度与筒体厚度相同，亦满足设计要求。2 搅拌器设计2.1 液层高度 液层高度：2.2 叶轮选用斜桨式搅拌器。依据化工设备设计基础：取0.5，即叶轮直径d14000.5700 mm取6， 即叶片宽度B=d/6700/6116.7 mm，取120mm。取0.25，即叶轮的安装高度C0.251400=350 mm取Z2，即叶片数为2。2.3 搅拌器的转速依据化工设备设计基础：搅拌器的转速n、直径d与叶端切线速度u之间有如下关系式：叶端切线速度反映了搅拌作用的剧烈程度，根据搅拌目的、物料性质等来确定，

24、桨式搅拌器的切线速度范围：1.05.0 m/s，考虑物料，取u3 m/s ，则转速： r/min2.4 搅拌功率设备采用斜桨式搅拌器，其功率消耗按下式计算：系数、及指数的值与搅拌器的几何尺寸有关，按下列公式计算：其中：乙二醇所占的摩尔比为：同理，可分别求出异辛醇所占的摩尔比为：0.0380，水所占的摩尔比为：0.9281由混合液体的粘度公式：-6.645得=代入各数值，得：由值查桨式搅拌器功率函数图（关联图），可得0.48，将以上数值代入总公式，得：，则： kW考虑温度计套管等附件后搅拌功率消耗，则：1.22.091.22.51 kW3 搅拌轴设计根据轴的各方面要求较高的特点，选用经过调质处理

25、的45#钢作为轴的材料，其许用扭转应力为： =3040 MPa。3.1 轴强度计算轴的扭转强度条件是：式中：轴横截面上的最大剪应力，MPa；轴所传递的扭距，；轴的抗扭截面系数，；降低后的材料的许用应力，MPa。45钢取30 MPa 40MPa。而 对于实心轴 ，2.51 kW，取=30 MPa，则 36.753.2 轴刚度计算为了防止搅拌轴产生过大的扭转变形，从而在运转中引起振动，影响正常工作，应把轴的扭转变形限制在一个允许的范围内，即规定一个设计的扭转刚度条件。工程上以单位长度的扭转角不得超过许用扭转角作为扭转的刚度条件，即式中：轴扭转变形的扭转角，/m；G搅拌轴材料的剪切弹性模数，MPa，

26、对于碳钢及合金钢为8.1104MPa；轴截面的极惯性矩，mm4，对于实心轴；许用扭转角，/m。对于一般传动搅拌轴，0.51.0 /m，取0.5 /m，由上述可得实心轴直径：25.02搅拌轴的直径应同时满足强度和刚度两个条件，取两者较大值，即取d36.75，考虑到轴上键或孔对轴横截面的局部削弱，以及介质对搅拌轴的腐蚀，将搅拌轴直径增大并圆整，以便与其他零件相配合，取直径d =45 。4 传动装置4.1 电机与主反应釜相同，除了考虑搅拌液体时克服流体摩擦阻力所消耗的功率之外，还要考虑水洗釜空转时，克服机械摩擦阻力所需的功率。因此马达运转时的实际功率是两者之和。参照主反应釜，马达运转时实际功率2.5

27、1+1.53.66 kW。一般情况启动功率可达运转功率的1.5倍，3.661.55.49 kW，所以实际选用5 kW的马达。选用1500 r/min的Y系列三相异步电动机，安装形式为V1(直立)型，型号为Y 200 M-4，参数如下：电动机的选型及相关参数 项目 数值及说明 电动机类型Y系列三相异步电动机标定型号Y 200 M-4功率 kW5频率 Hz50电压 V380转速 r/min1440标准编号GB 755-874.2 减速器与主反应釜相似，根据设计需要，选用立式摆线针齿行星减速机，型号为：BLD 5.5-4-17，参数如下：减速器的选型及相关参数项目数值及说明减速机类型摆线针齿行星减速

28、机标定符号BLD 7.5-4-17公称出轴转速 r/min85公称减速比175 附件及开孔设计5.1 开孔轴孔与搅拌轴相符，取45 mm；进、出料孔取50 mm；测温孔取25 mm；入水孔取60 mm。水洗釜为常压操作，不用补强。5.2 轴封水洗釜是常压操作，采用一般的石墨石棉填圈密封。选用配套的JXLD型机座，各部分尺寸如下(mm)：JXLD型机座选型及相关参数JXLD型型机型轴径dHH3重量kgJXLD665660156130外型及联接尺寸H1H2H4D1D2D3D4D5D6n1-M1f2b2n2400205504003603165304804108-M128221218联轴器：选用刚性突

29、缘式联轴器。5.3 支座选用耳式支座，形式、结构、规格尺寸、材料及安装要求按JB/T 4725-92耳式支座作标准，采用A型耳式支座，标准耳式支座材料选用Q235-AF。设备总重量估算：每釜料液质量：水洗釜设备质量：筒体质量：上、下封头的质量： kg则 kg传动装置质量：考虑电动机、减速器、搅拌机及机座等附属构件，约310 kg故水洗釜设备和物料总质量为：2035+558.57+3102903.57 kg即总重量为：G2957.57 9.8128484.02 N设备总重量约为30 kN，依据釜径及支座系列标准，选用允许载荷为60 kN的A型支座，各参数尺寸见下表：A型支座系列参数尺寸(mm)支

30、座号支座本体允许载荷 (kN)适用容器公称直径DN高度H地脚螺栓支座质量（kG）d规格A型4601000200025030M2411.1底板筋板垫板l1b11s1l2b22l1b11e20014014701601608315250840标记为：JB/T 4725-92，耳座A4，材料为Q235-AF。三 乙二醇蒸发器1 主要参数：180.00 kg；：1431.67 kg；：1593.67 kg料液浓度()：0.11(wt%)质量分率；产品浓度()：0.9(wt%)质量分率处理量():1593.67(kg/h)加料方式：泡点进料原料液温度：50混合液汽化的温度：104.52 蒸发器选型中央循环

31、管式蒸发器适用于处理结垢不严重、腐蚀性较小的溶液。这种蒸发器结构紧凑，制造方便，传热较好，操作可靠等优点，应用十分广泛，有标准蒸发器之称。本次设计采用的是中央循环管式蒸发器，蒸发过程中采用饱和蒸汽间壁加热。常把作热源用的蒸汽称做一次蒸汽，从溶液蒸发出来的蒸汽叫做二次蒸汽。蒸发设备的作用是使进入蒸发器的原料液被加热，部分气化，得到浓缩的完成液，同时需要排出二次蒸气，并使之与所夹带的液滴和雾沫相分离。3 蒸发量、加热蒸汽消耗量及传热面积的计算由已知：原料液流量为1593.67=1593.67/1=1594 kg/h。设计加热蒸汽的绝对压强为0.4 MPa，蒸发室的绝对压强为0.12 MPa；根据化

32、工原理（上册）表5-2 蒸发器的总传热系数K值选取蒸发器的平均总传热系数为1200 W/(.)。因为乙二醇的质量；水的质量为所以原料液组成=（质量分数，下同）本设计将乙二醇提纯到90%，此时完成液组成为0.9。3.1 蒸发量 蒸发量的计算公式为3.2 加热蒸汽消耗量 因乙二醇水溶液组成较大时，稀释热不能忽略，应用溶液的焓衡算求加热蒸汽消耗量，即 由化工原理上册附表查得压强为0.4 MPa时饱和蒸汽压的参数为： 温度 =143.4 蒸汽焓 液体焓 由化工原理上册附表查得压强为0.12 MPa时饱和蒸汽压的参数为： 温度 =104.5 蒸汽焓 原料液的焓，完成液的焓将已知值代入焓衡算式：解得 D=

33、1691 kg/h而 Q=D(3.3 蒸发器的传热面积所以 为了安全，取S=1.221.53=25.844 蒸发器主要结构尺寸的计算4.1 加热管的选择和管数的初步估计蒸发器加热管选取：， 的无缝钢管 S蒸发器的传热面积，m2 L加热管长度，m； d0加热管外径，m；当加热管的规格与长度确立后，可由下式初步估算所需管子数，因加热管固定在管板上，考虑管板厚度所占据的传热面积，则计算时的管长应用（L0.1）m.4.2 循环管的选择中央循环管式蒸发器的循环管截面积可取加热管总截面积的40%-100%。加热管的总截面积可按n计算。循环管内径以D1表示，对于加热面积较小的蒸发器，应去较大的百分数，取加热

34、管的面积80%，则 选取管子的直径为：循环管管长与加热管管长相同为1.9m。4.3 加热室直径及加热管数目的确定加热室的内径取决于加热管和循环管的规格、数目及在管板的排列方式。 加热管在管板上的排列方式有三角形排列、正方形排列、同心圆排列。 本次设计管子按正三角形排列，取加热管的管心距 故管束中心线上管数 初步估算加热室内径，即 其中 取 。则 查化工设备机械基础的国家标准压力容器公称直径表，选取加热室壳体内径，壁厚。按加热管的排列方式和管心距作图 通过作图，求得加热管数，而初步估算 其相对误差 所以误差不大，计算合理，所以加热室的规格一次选定。4.4 分离室直径与高度的确定由附录查得0.12

35、 MPa压强蒸汽的密度为0.19868kg/，所以二次蒸汽的体积流量为 确定了分离室的体积，其高度与直径符合下列关系， 蒸发体积强度，m3/(m3.s)；一般用允许值为本次设计取允许的蒸发体积强度U为1.5。利用此关系确定高度和直径时应考虑如下原则：(1)分离室的高度与直径之比。对于中央循环管式蒸发器，其分离室一般不能小于1.8m，以保证足够的雾沫分离高度。分离室的直径也不能太少，否则二次蒸汽流速过大，导致雾沫夹带现象严重。故本次设计取分离室的高度为1.9m。(2)在条件允许的情况下，分离室的直径尽量与加热室相同，这样可使结构简单制造方便。(3)高度和直径都适于施工现场的安放。故分离室直径为，

36、取圆整值高径比在12范围内。5 蒸发装置的辅助设备及开孔设计5.1 接管尺寸的确定（1）溶液的进出口 取规格管。（2）加热蒸气进口与二次蒸汽出口 取规格管。（3）冷凝水出口 取规格管。5.2 气液分离器蒸发操作时，二次蒸汽中夹带大量的液体，虽在分离室得到初步的分离，但是为了防止损失有用的产品或防止污染冷凝液，还需设置气液分离器，以使雾沫中的液体聚集并与二次蒸汽分离，故气液分离器或除沫器。选择惯性式除沫器，其工作原理是利用带有液滴的二次蒸汽在突然改变运动方向时，液滴因惯性作用而与蒸汽分离。在惯性式除沫器的主要尺寸关系：；其中： ；。由加热蒸气进口与二次蒸汽出口接管尺寸， 所以： ； ； ； ；

37、从管规格表格中选用相近的标准管如下： 5.3 蒸汽冷凝器蒸汽冷凝器的作用是用冷却水将二次蒸汽冷凝。 二次蒸汽与冷却水直接接触进行热交换，其冷却效果好，结构简单，操作方便，价格低廉，因此被广泛采用。所以，选用多孔板式蒸气冷凝器。冷凝器的直径 选 5.4 淋水板的设计淋水板数： ，淋水板取4块淋水板间距： ；L末0.15m又L0=D+(0.150.3)m；取 所以取：；弓型淋水板的宽度：最上面一块=（0.80.9）D，其他各淋水板B=D/2+0.05 m所以， 淋水板堰高h： D2039101820直边高度/mm254050254050设计蒸发罐所用的材料为低碳合金钢，为了方便，上下封头材料也选择

38、低碳合金钢,壁厚为10 mm，所以选择直边高度为40 mm。5.6 底座的选择底座的选择主要考虑设备试水质量，本设计的试水质量为1431.67kg, 依据加热室的直径及支座系列标准，选用允许载荷为20 kN的A型支座，各参数尺寸见下表：A型支座系列参数尺寸（mm）支座号支座本体允许载荷 (kN)适用容器公称直径DN高度H地脚螺栓支座质量（kG）d规格A型220500100016024M203.0底板筋板垫板l1b11s1l2b22l1b11e125808401001005200160624标记为：JB/T 4725-92，耳座A4，材料为Q235-AF。5.7 法兰的选择参考化工设备设计基础，本次设计采用平焊法兰（GB9119.7-78），材料为全为Q235-A，具体见下表：连接件管法兰的选择（GB9119.7-78）连接件上封头下封头加热蒸汽入口管汽凝冷水管原料液入口管循环管二次蒸汽出口管公称直径1200800736860